Sinapsın sırlarını açığa çıkarmak: FAM81A proteininin rolü

özet: Araştırmacılar, beyindeki sinaptik fonksiyon için gerekli olan postsinaptik protein agregatlarının oluşumunda önemli bir rol oynayan önemli bir protein olan FAM81A'yı belirlediler. Ekip, önceki 35 çalışmayı analiz ederek, sinir sinyallerinin iletilmesi için hayati önem taşıyan karmaşık bir protein yapısı olan postsinaptik yoğunlukta FAM81A'nın kalıcı varlığını keşfetti.

Bu proteinin başlıca postsinaptik proteinlerle etkileşimi ve sıvı-sıvı faz ayrımına katılımı, sinaptik aktivitenin sürdürülmesindeki öneminin altını çizer. Sonuçlar yalnızca sinaptik mekanizmaları anlamamıza katkıda bulunmakla kalmıyor, aynı zamanda yüksek omurgalılarda bilişsel işlevlerin evrimini ve nöropsikiyatrik durumlar için potansiyel etkileri araştırmak için yeni yollar açıyor.

Ana unsurlar:

1. FAM81A'nın sinapslardaki kritik rolü: FAM81A, önemli postsinaptik proteinlerle etkileşime girer, bunların birleşmesini düzenler ve nöron fonksiyonunu etkiler.
2. İlk kapsamlı açıklama: Bu çalışma, FAM81A'nın ilk tam karakterizasyonunu sağlayarak, onun sinaptik yoğunluk oluşumu ve aktivitesindeki rolünü vurgulamaktadır.
3. Evrimsel içgörüler: FAM81A ile türler arasındaki homologları arasındaki evrimsel farklılık, onun yüksek omurgalı beyinlerinin bilişsel işlevlerindeki benzersiz rolünü ortaya koymaktadır.

kaynak: Kobe Üniversitesi

Postsinaptik protein yığınlarında ortaya çıkan bir proteinin, bunların oluşumunda çok önemli olduğu bulundu. Kobe Üniversitesi'nin keşfi, sinaptik fonksiyon için yeni bir anahtar oyuncuyu tanımlıyor ve onun şimdiye kadar tanımlanmamış rolüne ve hücresel evrimine ilk ışık tutuyor.

İki sinir hücresi arasındaki bağlantı olan sinapsta olup bitenler beyin fonksiyonunda önemli bir faktördür. Sinyal, presinaptik nöronlardan postsinaptik nöronlara proteinler aracılığıyla iletilir ve bunların dengesizliği majör depresyon, otizm veya alkol bağımlılığı gibi nöropsikiyatrik durumlara yol açabilir.

Bununla birlikte, bu kavşakta bulunan proteinlerin büyük çeşitliliği nedeniyle birçoğu henüz araştırılmamıştır ve daha önce bulunan proteinlerin gerçekten oraya mı ait olduğu yoksa sadece analiz sürecinden kaynaklanan safsızlıklar mı olduğu genellikle açık değildir.

Postsinaptik membranın hemen altında yer alan, özellikle göze çarpan bir yapı, belki de binlerce farklı proteinin bir araya gelmesinden oluşan ve “postsinaptik yoğunluk” olarak adlandırılan yapıdır.

Kobe Üniversitesi nörofizyologu Takumi Toru ve ekibi, postsinaptik yoğunluğa biraz ışık tutmak için ilk önce bu fenomenle ilgili önceki çalışmalardan elde edilen 35 veri setini karşılaştırarak hangi karaktersiz proteinlerin tutarlı bir şekilde ortaya çıktığını gördü.

Makalenin ilk yazarı Kaizuka Takeshi, “Farklı veri kümelerindeki protein yapılarını standartlaştırmak ve hizalamak için analitik bir boru hattı oluşturduk” diye açıklıyor ve şöyle devam ediyor: “Bu, bu veri kümelerinin 20'sinden fazlasında tespit edilen, kötü karakterize edilmiş bir sinaptik proteinin tanımlanmasına yol açtı. ”

Bu, FAM81A etiketli proteinin tüm yapının işleviyle alakalı olabileceğini öne sürdü; dolayısıyla ekip, diğer proteinlerle olan etkileşimlerini, nöronların içindeki ve çevresindeki dağılımını ve nöronların şekli ve işlevi üzerindeki etkisini analiz etti. Etki ve gelişme mekanizması. Kısacası bu proteine ​​tam bir ön tanım vermişler.

Takumi artık dergide yayınlanan bulgularını özetliyor PLoS Biyolojisi“Önemli bulgu, FAM81A'nın en az üç önemli postsinaptik proteinle etkileşime girmesi ve bunların yoğunlaşmasını düzenlemesidir. Bu, FAM81A'nın postsinaptik yoğunlukta önemli bir düzenleyici faktör olduğunu gösteriyor.”

Grup, FAM81A'nın, etkileşimli moleküllerin çevredeki ortamın unsurlarını güçlü bir şekilde dışladığı bir süreç olan sıvı-sıvı faz ayrımı yoluyla membransız bir organeldeki anahtar proteinlerin yoğunlaşmasını kolaylaştırdığını ve proteinin yokluğunun önemli bir sonuç verdiğini doğrulayabilir. protein seviyesinde azalma. Kültürlenmiş nöronlarda azalmış aktivite.

İnsanlarda genin birbiriyle ilişkili iki kopyası vardır. FAM81A Ve FAM81B. Ancak bu sırada FAM81A Beyinde ifade edilir, FAM81B Sadece testislerde ifade edilir. Üstelik kuşlar ve sürüngenlerde de genin iki kopyası bulunurken, amfibiler, balıklar ve omurgasızlarda yalnızca bir kopya bulunur ve ekspresyonu tek bir dokuya lokalize değildir.

“İlginç bir şekilde, sinapstaki FAM81A fonksiyonunun evrimsel korunması, diğer sinaptik moleküllerle karşılaştırıldığında sınırlı görünmektedir, çünkü sinapsta bir balık FAM81A homologu tespit edilmemiştir. Bu, FAM81A'nın, balıkların bilişsel işlevlerini anlamada anahtar bir protein olabileceğini düşündürmektedir.” daha yüksek omurgalı beyinleri.”

Ancak onların çalışmaları sadece ilk adımdı. Proteinin rolünü gerçekten anlamak için onun karmaşık beyin ortamındaki işlevini incelemek gerekir. Bu nedenle Kobe Üniversitesi'ndeki araştırma ekibi, FAM81A geninden yoksun fare modelleri oluşturmak ve bunun sinapsların işlevi ve organizmanın davranışı açısından ne anlama geldiğini araştırmak istiyor.

Finansman: Bu araştırma, Japonya Bilimi Teşvik Derneği (Grants JP16H06463, JP18K14830, JP22H04981, JP23H04233), Japonya Bilim ve Teknoloji Ajansı (JPMJMS2299) ve Takeda Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Edinburgh Üniversitesi, Kyoto Üniversitesi ve Sheffield Üniversitesi'nden araştırmacılarla işbirliği içinde yürütüldü.

Genetik ve sinirbilim araştırma haberleri hakkında

yazar: Daniel Parlıyor
kaynak: Kobe Üniversitesi
iletişim: Daniel Shinz – Kobe Üniversitesi
resim: Resim Neuroscience News'e atfedilmiştir

Orijinal arama: Açık Erişim.
“FAM81A, postsinaptik proteinlerin sıvı-sıvı faz ayrımı yoluyla yoğunlaşmasını düzenleyen postsinaptik bir proteindir.“Takumi Toru ve diğerleri tarafından. PLoS Biyolojisi

Özet

FAM81A, postsinaptik proteinlerin sıvı-sıvı faz ayrımı yoluyla yoğunlaşmasını düzenleyen postsinaptik bir proteindir.

Uyarıcı sinapsların postsinaptik zarının altında bulunan bir protein uzmanlığı olan postsinaptik yoğunluğun (PSD) proteomik analizleri birkaç bin protein tanımlamıştır.

Tahmin edilebilir fonksiyonları olan proteinler iyi çalışılmış olsa da, fonksiyonel olarak karakterize edilmemiş proteinler sıklıkla göz ardı edilmektedir. Bu çalışmada toplam 5869 protein içeren 35 PSD proteomik veri setinin kapsamlı bir meta-analizini gerçekleştirdik.

Sınıflandırma yöntemini kullanarak, yeterince tanımlanmayan 97 protein belirledik. Bu seçimden ayrıntılı analizimizi en üst sıradaki protein FAM81A'ya odakladık.

FAM81A, PSD-95, SynGAP ve NMDA reseptörleri de dahil olmak üzere PSD proteinleriyle etkileşime girer ve bu proteinlerin kültürlenmiş hücrelerde veya in vitro sıvı-sıvı faz ayrılmasını destekler. Kültürlenmiş nöronlarda FAM81A'nın aşağı regülasyonu, PSD-95 puncta boyutunda ve nöronların ateşleme frekansında bir azalmaya neden olur.

Bulgularımız, FAM81A'nın PSD içindeki proteinlerin etkileşimini ve birleştirilmesini kolaylaştırmada kritik bir rol oynadığını ve varlığının normal sinaptik fonksiyonun sürdürülmesi için önemli olduğunu göstermektedir.

Buna ek olarak, metodolojimiz hala kapsamlı bir anlayışa sahip olmayan birçok sinaptik proteinin daha fazla karakterize edilmesi ihtiyacının altını çizmektedir.